Analytické řešení difrakce na planárních periodických strukturách

• Název práce v češtině: Analytické řešení difrakce na planárních periodických strukturách
• Název v anglickém jazyce: Analytical solution of diffraction by planar periodic structures
• Akademický rok vypsání: 2007/2008
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Roman Antoš, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Prostudovat odbornou literaturu a vypracovat podrobnou rešerši daného tématu.
2. Osvojit si matematický popis polarizovaného světla a elektromagnetickou optickou teorii periodických struktur.
3. Zcela podle vlastního uvážení odvodit analytické formule popisující optickou odezvu zvoleného typu struktur.
4. Použít získané formule k interpretaci spektrálních křivek optické odezvy.
5. Porovnat výsledky formulí s dostupným rigorózním modelem nebo experimentem a diskutovat meze použitelnosti.

Seznam odborné literatury

R. M. A. Azzam, N. M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland, Amsterdam / New York / Oxford 1977.
M. Born, E. Wolf, Principles of Optics, Cambridge University Press, Cambridge 1999.
R. Petit (ed.), Electromagnetic Theory of Gratings, Springer-Verlag, Berlin 1980.
M. Neviere, E. Popov, Light Propagation in Periodic Media: Differential Theory and Design, Marcel Dekker, New York 2003.
J.-M. Lourtioz et al., Photonic Crystals: Towards Nanoscale Photonic Devices, Springer-Verlag, Berlin 2005.
K. Yasumoto (ed.), Electromagnetic Theory and Applications for Photonic Crystals, CRC Press, Taylor & Francis, 2006.

Předběžná náplň práce

Optika periodických struktur je důležitá pro mnoho vědních i technických oborů zahrnující návrh, výrobu a charakterizaci integrovaných obvodů, fotonických krystalů a dalších elektronických a optických prvků. Nezbytným nástrojem k modelování optické odezvy a vyhodnocování naměřených dat je elektromagnetická teorie, jejíž rigorózní počítačová implementace vyžaduje náročné hardwarové prostředky. Analytické metody na druhou stranu umožňují značné urychlení výpočtu, a navíc poskytují názornější pochopení principu optické odezvy. Každá z těchto metod nicméně funguje jen pro speciální typ struktur se zúženým rozsahem parametrů, jako jsou ultratenké, mělké, subvlnové, vysoce transparentní anebo vysoce absorbující mřízky. Cílem práce bude buď zdokonalit některou z existujících metod, aby poskytovala přesnější výsledky (tj. aby platila v širším oboru mřížkových parametrů), anebo vytvořit zcela novou analytickou teorii pro určitý, vhodně zvolený typ struktur. Studentovi bude poskytnut systematický teoretický úvod (včetně podrobného popisu existujících analytických přístupů) a bude mu dán k dispozici simulační program používající rigorózní metodu (pro srovnání vlastních analyticky získaných výsledků). Zájemci, kontaktujte mě, prosím, na adrese: [e-mail]

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Optics of periodic structures is important for many scientific and technical subjects including the proposal, fabrication, and characterization of integrated circuits, photonic crystals, and other electronic and optical elements. A necessary instrument for modeling the optical response and analyzing measured data is electromagnetic theory, whose rigorous computer implementation requires sophisticated hardware resources. On the other hand, analytical methods enable considerable acceleration of computation; moreover, they yield more vivid understanding of the optical response principle. Each of those methods, however, is only appropriate for a particular variety of structures with a narrow range of some parameter, like ultrathin, shallow, subwavelenght, highly transparent or highly absorbing gratings. The aim of the work will be either improving some of the existing methods to provide more accurate results (i.e., to be valid in a wider range of grating parameters), or creating a purely new analytical theory applicable to a chosen type of structures. The student will receive a systematic introduction into the theory (including the description of existing analytical approaches) as well as a simulation package based on a rigorous method (for comparison with analytically obtained results). Those who are interested, please contact me at the address: [e-mail]